Kadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Telephone/fax
+36-1-4632347
Technology Hungarian nameKadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával
Technology name
Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with cadmium
Country of origin
Kína
Stage of development
under pre-demo development
Start of the development
2013
End of the development
2013
Name of the National Programme
National Natural Science Foundation of China
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium
Other contaminants
összes kadmium tartalom a szennyezett talajban
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Maximum initial value
6.1
Environmental element/phase the method may be applied to
Unsaturated (whole) soil
Technology type
combined
Basis of the technology
Physical
Biological
Technology description

A technológia a fitoremediáció és a bioszén adagolás kombinációja. Mezokozmosz kísérlet során különböző alapanyagokból készült bioszén és fém akkumulációjára képes növények közös hatását vizsgálták kadmium szennyezés esetén. Míg a bioszén immobilizálja a fémszennyezést és javítja a talaj szén-dioxid megkötő kapacitását, addig a fitoremediáció javítja a talaj biokémiai és biológiai tulajdonságait.

Description of the novelty of the technology

A fitoremediáció és a bioszén együttes alkalmazására voltak már kísérletek kadmiummal szennyezett talaj remediációjára. Ebben az esettanulmányban azt vizsgálták, hogyan hat a bioszén és a fitoextrakció a kadmiummal szennyezett talaj biokémiai tulajdonságaira, valamint követték a pH hatását a bioszénnel kezelt talaj biológiai tulajdonságaira nézve. Az újdonság, maga a felismerés, hogy annak ellenére, hogy a vizsgált talajban a bioszén hatására lecsökkent a fitoextrakció hatékonysága, a fitoextrakció és a bioszén együttes alkalmazása javította a talaj biokémiai tulajdonságait. A remediáció optimalizálása során jelentős szerepe van a megfelelő bioszén kiválasztásának.

Remediation technology type
  • complex application of more technologies
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
in situ
Technological parameters
Biological activity
Biological indicators
Contaminant amount
pH
Plant chemical composition
Other technological parameter

talaj összes széntartalma (TC)
talaj össze nitrogéntartalma (TN)

Monitored environmental element
Unsaturated (whole) soil
Capital costs
400 - 800 Euro
Specific operation costs
8 - 20 Euro
Specific energy costs
20 - 40 Euro
Specific material costs
0 - 2 Euro
Specific labour costs
20 - 40 Euro
Specific total costs
80 - 200 Euro
Remarks on cost calculation

A technológia csak mezokozmosz kísérleti körülmények között valósult meg, ezért a költségek csak becsült értékek.
A bioszén és az alkalmazható növények piaci ára rendkívül alacsony, ellenőrző mérések nélkül a technológia igen olcsó.

Costs
5-very low
Time requirement
3-medium
Space requirement
3-medium
Workload requirement
4-low
Equipment, apparata requirement
5-very low
Qualified labour
4-low
Environmental risk and workplace risks
4-low
Ability to meet the target value
3-medium
Environmental efficiency
3-medium
Cost efficiency
4-good
Generation of any recyclable byproduct
yes
Generation of any byproduct to be treated
yes
Automation/remote control
no
Feasibility
4-good
Availability
5-excellent
Well known
2-weak
Strengths

A bioszén általában szerves hulladékból készül, így használata csökkenti a hulladék mennyiségét. A technológia két különböző eljárás előnyeit egyesíti és az eredményei alapján hasonló kombináció más szennyezőkre is hasznosnak bizonyulhat. Míg a fitoremediáció hatására javulnak a talaj biokémiai tulajdonságai, addig a bioszén hozzáadása immobilizálja a kadmium szennyezést.

Weaknesses

Az eddigi eredmények alapján egyértelmű következtetések nem vonhatóak le, a bioszén pozitív hatásainak háttere nem teljesen tisztázott.A technológia alkalmazásához további vizsgálatok szükségesek.

Possibilities

További kísérletek során a technológiák kombinációja más szennyezőkre is hasznosnak bizonyulhat.

Threats

Nem megfelelő összetételű bioszén még jobban elszennyezheti a kezelt talajt.

Site name
South China Botanical Garden
Location of the application, country
Kína
Location of the application, town
Guangzhou
Start date of the application
2013
Alkalmazás befejező időpontja
2013
Application stages
Demonstration
Depth (m)
0.2
Landuse
Other
Other landuse
hulladéklerakó melletti talaj
Origin of the pollution
hulladéklerakás és egyéb antropogén hatások
Summary of the charasteristic parameters of application

A fitoextrakció és bioszén adagolás kombinációjából álló technológiát egy Kínában található hulladéklerakó mellől vett, kadmiummal szennyezett talajminta remediációjára használták. A mintát 0,5hektáros területen vették a talaj felületi rétegéből, összesen 50kg földet gyűjtve. Szárítás és szitálás után 12 különböző mérési elrendezést készítettek. 12db 10cm mély edényből hatba ültettek fémakkumuláló tulajdonságú Amaranthus tricolor-t, hatba nem. Két edény esetében baromfitrágya alapú(3% m/m), kettőnél eukaliptusz alapú(3% m/m), kettőnél pedig baromfitrágya-eukaliptusz(1,5-1,5% m/m) keverék alapú bioszenet kevertek a földhöz. A bioszén pH módosító hatásának vizsgálatára CaO adagolásával két-két edényben a pH-t a bioszén adagolás esetével azonosra állították be. A maradék két edény kontroll talajként szolgált a mérések során.
60nap elteltével a talajokat begyűjtötték és a különböző elrendezéseket összehasonlították a talajlégzés, mikrobiális biomassza, metabolikus kvóciens és különböző enzimek aktivitásának meghatározásával. Az eredmények alapján a talajlégzés bioszén típustól függően 48-90%-kal magasabbnak adódhat növények jelenlétében és a vizsgált enzimek aktivitása szintén nőtt alkalmazásukkal. A mikrobiális biomassza értéke 28-35%-kal nőtt a növényekkel beültetett edényekben, ugyancsak az alkalmazott bioszén típusától függően. Ezzel szemben a metabolikus kvóciens értékét a növény jelenléte nem változtatta meg.
A bioszén hozzáadás minden esetben több mint egy egységgel növelte a talaj pH értékét és a metabolikus kvócienst is, valamint a béta-glükozaminidáz enzim kivételével növelte az enzimaktivitást is. A legkedvezőbb eredményeket a kevert bioszénnel végzett kísérlet szolgáltatta.
A kísérlet alátámasztja azon korábbi megállapítást, hogy a növénytakaró javítja a talaj biokémiai és biológiai tulajdonságait és bizonyítja, hogy bioszén adagolásával csökkenthető a biológiailag hozzáférhető toxikus kadmium mennyiség. Utóbbit CaCl-os és DTPA-s extrakció is bizonyított

Publications

Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with Cd, Chemosphere 119. 209–216, 2015

References

Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with Cd, Chemosphere 119. 209–216, 2015
Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Can Biochar and Phytoextractors Be Jointly Used for
Cadmium Remediation?, PLOSONE, Volume 9, Issue 4, 2014
Jorge Paz-Ferreiro, Huanping Lu, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó: Use of phytoremediation and biochar to remediate heavy metalpolluted soils: a review, Solid Earth, 5, 65–75, 2014

Datasheet id (original)
1721
Creator
Cifka Fanni
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás
Módosítás